i TUGAS AKHIR – TM 095502
ANALISIS PENURUNAN PERFORMA PADA BOILER FEED PUMP SEBAGAI LANGKAH REACTIVE MAINTENANCE DI PT PJB UP GRESIK
RADITYO ARYO P NRP 102113 00000015
Dosen Pembimbing : Giri Nugroho S.T., M.Sc.
NIP. 19791029 201212 1 002
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN INDUSTRI Fakultas Vokasi
Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2018
i TUGAS AKHIR – TM 095502
PERFORMANCE ANALYSIS ON BOILER FEED PUMP AS A STEP OF REACTIVE MAINTENANCE AT PT PJB UP GRESIK
RADITYO ARYO P NRP 102113 00000015 Dosen Pembimbing : Giri Nugroho S.T., M.Sc.
NIP. 19791029 201212 1 002
PROGRAM STUDI DIPLOMA 3 TEKNIK MESIN Fakultas Vokasi
Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2018
-.,_ PL\l.-RLi'IAN PERFORMA PADA BOlLER
l.).fi> PT PJB-UP GRESIK UNIT 4A DENGAN
TODI ROOT CAUSE FA1LURE ANALYSIS
TCGASAKHIR
Dlaiuka:1 C:1ruk ;\!emenuhi Salah Satu Syarat .. k·mperoleh Gelar Ahli Madya
Pad a
B·Ca.-:; Srudi Konversi Energi
;oa.-:1 Srudi Diploma 3 Teknik Mesin Fa:-:ultas Vokasi
ns<;rut T e'....-nologi Sepuluh Nopember
Oleh:
Radityo Aryo Pratomo RP. 2113030015
SURABAYA, JULI 2018
Ill
v
ANALISIS PENURUNAN PERFORMA PADA BOILER FEED PUMP SEBAGAI LANGKAH REACTIVE
MAINTENANCE DI PT PJB UP GRESIK Nama Mahasiswa : RADITYO ARYO P
NRP : 2113 030 015
Jurusan : D3 Teknik Mesin FTI – ITS Dosen Pembimbing : Giri Nugroho S.T. M.Sc.
Abstrak
Boiler Feed Pump adalah salah satu auxiliary machine yang fungsinya sangat penting dalam suatu pembangkit listrik yang memanfaatkan tenaga uap. Fungsi utama dari Boiler Feed Pump ini adalah menaikkan tekanan air yang sudah di”murnikan”
di deaerator yang nantinya akan diteruskan ke Boiler. Jika Boiler Feed Pump mengalami penurunan performa, maka efisieni sistem secara keseluruhan akan menurun. Oleh karena itu, untuk menjaga agar performa Boiler Feed Pump tetap optimal dibutuhkan suatu proses pemeliharaan atau maintenance
Pada tugas akhir ini akan membahas bagaimana proses maintenance dari Boiler Feed Pump yang mengalami penurunan performa pada PT. PJB UP Gresik PLTU Unit 4A. Penurunan performa pada Boiler Feed Pump tidak hanya disebabkan olehh faktor internal tapi juga eksternal,oleh karena itu dibutuhkan suatu metode yang mapu memberikan analisa kerusakan dengan tepat dan jelas. Pada penilitian kali ini digunakan metode Visual Inspection. Melalui analisa data yang didapatkan serta studi literatur, dapat ditarik kesimpulan melalui analisa yang dilakukan secara ilmiah.
Penurunan performa pada Boiler Feed Pump disebabkan oleh kerusakan pada wearing ring dan turunnya kemampuan dari motor pompa. Selain itu pemasangan packing pompa yang kurang presisi juga secara tidak langsung mempengaruhi turunnya performa dari Boiler Feed Pump.
Kata Kunci : Boiler Feed Pump , Root Cause Failure Analysis, maintenance
vi
Halaman ini sengaja dikosongkan
vii
PERFORMANCE ANALYSIS ON BOILER FEED PUMP AS A STEP OF REACTIVE MAINTENANCE
AT PT PJB UP GRESIK Student Name : RADITYO ARYO P
NRP : 2113 030 015
Major : D3 Teknik Mesin ITS Conselor Lecture : Giri Nugroho S.T, M.Sc
Abstract
Boiler Feed Pump is one of the auxiliary machine whose function is very important in a power plant that utilizes steam power. The main function of this Feed Pump Boiler is to increase the water pressure that has been "purified" in the deaerator which will be forwarded to the Boiler. If the Feed Pump Boiler has decreased performance, the overall system efficiency will decrease. Therefore, to keep the Boiler Feed Pump performance optimal, a maintenance or maintenance process is needed
In this final project will discuss how the maintenance process of the Feed Pump Boiler has decreased performance at PT. PJB UP Gresik PLTU Unit 4A. The decrease of performance in Feed Pump Boilers is not only caused by internal but also external factors, therefore it is needed a method that mapu give proper and clear damage analysis. In this study the Visual Inspection method was used. Through data analysis obtained and literature studies, conclusions can be drawn through scientific analysis.
Decreasing performance in the Boiler Feed Pump is caused by damage to the wearing ring and decreased ability of the pump motor. In addition, the installation of less precision pumping pumps also indirectly affects the decrease in performance of the Boiler Feed Pump.
Keywords : Maintenance, Boiler Feed Pump,Root Cause Failure Analysis
viii
Halaman ini sengaja dikosongkan
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat, hidayah, dan petunjuk-Nya, sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan.
Penulis sangat menyadari bahwa keberhasilan dalam penulisan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan dan bantuan berbagai pihak. Melalui kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan terimakasih kepada pihak-pihak yang telah banyak membantu dalam proses penyelesaian tugas akhir ini antara lain:
1. Orang tua penulis, Ibu Margaretha Alta A, Bapak Farid Joelianto Trilaksono, Adik Rahadian Satrio Buwono dan Adik Ravina Natasha Trimaharani, keluarga penulis yang selalu berdoa, dan memberikan dukungan moral dan materi serta nasehat agar selalu bersemangat dan pantang menyerah. Terimakasih atas motivasi dan kasih sayang yang selalu diberikan demi kesuksesan penulis.
2. Bapak Giri Nugroho S.T. M.Sc. selaku dosen wali sekaligus dosen pembimbing tugas akhir yang selalu memberikan ilmu – ilmu yang bermanfaat, saran, serta membimbing penulis. Terimakasih atas waktu dan kesabaranya dalam membimbing penulis dalam penyelesaian tugas akhir.
3. Bapak Ir. Suhariyanto, MSc, selaku koordinator tugas akhir sekalgus Ketua Program Studi D3 Teknik Mesin.
4. Bapak Ir. Denny M.E. Soedjono, MT, Bapak Dedy Zulhidayat Noor, S.T., M.T., Ph.D, Bapak Ir Winarto, DEA selaku dosen penguji. Terima kasih atas saran dan kritikan yang telah diberikan
5. Bapak Ali selaku kepala dari PJB Academy yang memberikan ijin untuk pengambilan data meskipun waktu sudah mepet
6. Bapak Ismail selaku mentor di PLTU PT. PJB UP Gresik. Terimakasih atas segala bimbingan dan ilmu yang telah diberikan kepada penulis.
x
7. Mas Nata dari Rendal OP, Pak Subaydi dan Mas Huda dari Rendal outage. Terima kasih atas bantuannya dalam proses pengambilan dan pencarian data
8. Teman – teman D3 Teknik Mesin angkatan 2013 yang telah menemani selama 3 tahun terimakasih atas semuanya.
9. Yang terbaik teman teman dari D3 Teknik Mesin ITS yang masih kuliah di LJ Teknik Mesin ITS yang senantiasa memberikan motivasi dan masukan.
10. Seluruh Civitas Akademik D3 Teknik Mesin FTI-ITS.
11. Serta seluruh pihak yang belum disebutkan di atas dimana telah memberikan do’a bantua dan dukungan bagi penulis hingga tugas akhir ini selesai dengan baik.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penyusunan tugas akhir ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan masukan dari semua pihak. Semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi perkembangan pengetahuan.
Surabaya, Juli 2018
Penulis
xi DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
ABSTRAK ... v
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR TABEL ... xv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 2
1.3. Batasan Masalah ... 2
1.4. Tujuan Penulisan anfaat ... 3
1.5. Manfaat Penulisan ... 3
1.6. Sistematika Penulisan ... 3
BAB II DASAR TEORI ... 5
2.1. Gambaran Umum Pompa Sentrifugal ... 5
2.1.1. Fungsi Pompa Sentrifugal ... 6
2.2. Boiler Feed Pump ... 8
2.3. Motor Pompa ... 9
2.3.1. Konstruksi Motor 3 Fasa ... 10
2.4. Wearing Ring ... 14
2.5. Packing Pompa ... 15
2.6. O-Ring ... 16
2.7. Reactive Maintenance ... 17
2.8. Preventive Maintenance ... 19
2.9. Predictive maintenance ... 23
2.3.1. Manfaat dan Tujuan Predictive Maintenance ... 24
2.3.2. Metode Predictive Maintenance ... 26
2.10 Fault Tree Analysis ... 32
xii
BAB III METODOLOGI ... 35
3.1. Diagram Alir Analisa ... 35
3.2. Tahap Identifikasi ... 36
3.3. Tahap Pengumpulan Data dan Analisa ... 38
3.3.1. Diagram Alir Pengolahan RCFA ... 39
3.4. Tahap Penarikan Kesimpulan dan Saran ... 40
BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN ... 41
4.1. Spesifikasi Boiler Feed Pump ... 41
4.2. Fault Tree analysis ... 42
4.3. Hasil Analisa Data ... 43
4.3.1 Over Clearance pada Wearing Ring ... 44
4.3.2 Kemampuan Motor Pernggerak Turun ... 48
4.3.3 Packing Cover Barrel Mengalami Kebocoran ... 51
4.3.4 Terjadinya Aliran Balik ke Deaerator yang Disebabkan Kebocoran Valve Minimu Flow ... 53
4.4. Troubleshooting ... 56
4.4.1 Solusi yang diberikan ... 56
4.4.2 Preventive Maintenance ... 62
4.4.3 Predictive Maintenance ... 64
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 67
5.1. Kesimpulan ... 67
5.2. Saran ... 67 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN BIODATA
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pompa Sentrifugal ... 12
Gambar 2.2 Bagian – Bagian Pompa Sentrifugal ... 14
Gambar 2.3 Penggunaan Pompa Sentrifugal ... 18
Gambar 2.4 Penggunaan Pompa Sentrifugal ... 19
Gambar 2.5 Penggunaan Pompa Sentrifugal ... 20
Gambar 2.6 Boiler Feed Pump ... 20
Gambar 2.7 Bagian – Bagian Motor ... 21
Gambar 2.8 Frame Stator ... 21
Gambar 2.9 Inti Stator ... 11
Gambar 2.10 Winding Stator ... 12
Gambar 2.11 Winding Stator Squirel Cage ... 13
Gambar 2.12 Lip Ring Design ... 14
Gambar 2.13 Wearing Ring ... 14
Gambar 2.14 Wearing Ring Tampak Depan dan Samping .. 15
Gambar 2.15 Packing Pompa Dengan Seal ... 16
Gambar 2.16 Rubber Gasket ... 16
Gambar 2.17 Proses Analisa Vibrasi ... 26
Gambar 2.18 Proses Termography ... 28
Gambar 3.1 Diagram Alir Analisa ... 35
Gambar 3.2 Diagram Alir Pengolahan RCFA ... 25
Gambar 4.1 Fault Tree Analysis Boiler Feed Pump OT PJB UP GRESIK Unit 4A ... 28
Gambar 4.2 Perbandingan Performa Boiler Feed Pump .... 29
Gambar 4.3 Volute Chamber BFP 4A ... 29
Gambar 4.4 Impeller BFP 4A ... 30
Gambar 4.5 Posisi Wearing Ring ... 32
Gambar 4.6 Hasil Pengukuran Wearing Ring ... 33
Gambar 4.7 Hasil Pengukuran Wearing Ring ... 34
Gambar 4.8 Wearing Ring yang Mengalami Internal Worn Out ... 36
Gambar 4.9 Grafik Performa Motor BFP 4A ... 41
Gambar 4.10 Stator ... 43
Gambar 4.11 Belitan Pada Stator ... 45
Gambar 4.12 Cover Barrel ... 53
Gambar 4.13 Minimu Flow Valve ... 54
xiv
Gambar 4.14 Posisi Minimum Flow Valve ... 55
Gambar 4.15 Seat Valve ... 55
Gambar 4.16 Disk Valve ... 56
Gambar 4.17 Proses Ppembersihhan Impeller ... 57
Gambar 4.18 Wearing Ring Baru ... 57
Gambar 4.19 Pembersihan Winding Stator ... 58
Gambar 4.20 Rewinding Pada Stator ... 59
Gambar 4.21 Gasket Baru ... 60 Gambar 4.22 Posisi Throttle Orifice ...
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Istilah Dalam Fault Tree Analysis ... 33 Tabel 2.2 Simbol – Simbol Dalam Fault Tree Analysis .... 33 Tabel 4.1 Spesisfikasi Boiler Feed Pump Unit 4A ... 41 Tabel 4.2 Log Sheet Test Performa BFP PLTU Unit 4A .. 63
xvi
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
1 BAB I PEDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Listrik merupakan salah satu kebutuhan manusia yang sangat penting oleh karena itu terdapat banyak pembangkit listrik, termasuk di Indonesia. Pembangkit listrik di Indonesia memanfaatkan berbagai macam tenaga seperti tenaga air, tenaga uap, tenaga gas, dll. Salah satu pembangkit listrik yang memanfaatkan tenaga uap adalah PT Pembangkitan Jawa Bali Unit Pembangkit Gresik (PT PJB UP Gresik).
PT PJB UP Gresik adalah salah satu penghasil listrik bagi wilayah Jawa Timur. Dalam melaksanakan pekerjannya, PT PJB UP Gresik melakukan serangkaian proses panjang yang ditunjang dengan peralatan dan mesin-mesin yang beragam. Namun, proses produksi PT PJB UP Gresik tidak selalu berjalan lancar. Hal tersebut dikarenakan sering terjadi permasalahan/kegagalan pada kompone-koponen pada mesi yang digunakan. Sehhingga mesin- mesin tersebut mengalami penurunan performa dan mengganggu proses produksi pembangkit listrik tersebut. Salah satu mesin yang sering mengalami penurunan performa adalah boiler feed pump.
Boiler feed pump adalah mesin yang berfungsi untuk memompa feed water dari deaerator menuju ke tangki boiler untuk selanjutnya diubah menjadi uap. Akan tetapi, apabila boiler feed pump pada PT PJB UP Gresik mengalami penurunan performa akan mengakibatkan penurunan efisiensi overall sistem yang nantinya akan merugikan perusahaan apabila tidak segera diatasi. Maka dari itu, ketika terjadi penurunan performa, PT PJB UP Gresik harus segera melaksanakan reactive maintenance.
2
Untuk mengatasi permasalahan pada boiler feed pump di PT PJB UP Gresik, kita harus menganalisis kerusakan-kerusakan dan penyebabnya sehingga dapat ditentukan langkah reactive maintenance yang tepat. Berdasarkan hal tersebut, maka penulis melakukan penelitian ini dengan tujuan untuk menganalisispermasalahan yang terjadi pada boiler feed pump dan penyebabnya beserta langka-langkh reactive maintenance yang haru dilakukan.
1.2. Rumusan Masalah
Dengan mengetahui hasil pengamatan yang ada maka didapat beberapa rumusan masalah sebagai berikut:
a. Apa saja jenis kerusakan yang terjadi pada Boiler Feed Pump di PT PJB-UP GRESIK Unit 4A?
b. Apa saja penyebab terjadinya kerusakan pada Boiler Feed Pump di PT PJB-UP GRESIK Unit 4A?
c. Bagaimana cara menanggulangi kerusakan yang terjadi pada Boiler Feed Pumpdi PT PJB-UP GRESIK Unit 4A?
1.3. Batasan Masalah
Batasan masalah yang di berikan untuk Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
a. Semua data yang ada di ambil, berasal dari perpustakaan, CCR, engineer, dan operator pada PT PJB UP Gresik.
b. Analisis kegagalan yang diamati hanya pada Boiler Feed Pump (BFP) PLTU Unit 4A PT. PJB UP Gresik.
c. Metode yang digunakan dalam analisiskegagalan adalah metode rood cause failure analysisjenis visual inspection.
3
d. Analisa kegagalan dan langkah maintenance yang dilakukan hanya sebatas untuk keperluan reactive maintenance.
1.4. Tujuan Penulisan
Dengan mengacu latar belakang serta rumusan masalah yang ada maka tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah:
a. Mengetahuijenis kerusakan yang terjadi pada Boiler Feed Pump di PT PJB-UP GRESIK Unit 4A.
b. Mengetahui penyebab terjadinya kerusakan pada Boiler Feed Pump di PT PJB-UP GRESIK Unit 4A.
c. Mengetaui cara menanggulangi kerusakan yang terjadi pada Boiler Feed Pumpdi PT PJB-UP GRESIK Unit 4A.
1.5. Manfaat Penulisan
Manfaat penulisan laporan tugas akhir ini adalah : 1. Memberikan pengetahuan tentang Boiler Feed Pump 2. Menjadi pembelajaran tentang cara menanggulangi
kerusakan pada Boiler Feed Pump
3. Menjadi referensi pihak PT. PJB UP Gresik untuk melakukan perawatan terhadap Boiler Feed Pump.
4. Sebagai referensi untuk meningkatkan effisiensi pembangkit dalam hal teknik
1.6. Sistematika Penulisan
Laporan Tugas Akhir ini terdiri atas 5 bab, berdasarkan penulisan – penulisan tertentu, yang nantinya diharapkan agar pembaca lebih mudah dalam memahaminya. Sistematika penulisannya sebagai berikut:
4 BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini berisikan tentang Latar Belakang, Perumusan Masaalah, Batasan Masalah, Tujuan Penulisan, Manfaat Penulisan dan Sistematika Penulisan
BAB II LANDASAN TEORI
Pada bab ini berisikan teori teori yang mendasarkan penyusunan laporan Tugas Akhir secara umum yang berhubungan dengan Boiler Feed Pump dan proses maintenance nya
BAB III METODOLOGI
Pada bab ini berisikan metode pengerjaan dan pengambilan data Tugas Akhir
BAB IV ANALISA DATA
Pada bab ini terdapat tentang apa saja yang menjadi penyebab – penyebab kerusakan yang sering terjadi pada Boiler Feed Pump dan bagaimana cara mengatasinya dengan metode RCFA
BAB V PENUTUP
Pada bab ini berisi kesimpulan atas penyusunan Tugas Akhir dan saran bagi PT PJB UP Gresik serta bagi penelitian selanjutnya
5 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Gambaran Umum Pompa Sentrifugal
Pompa adalah suatu alat atau mesin yang digunakan untuk memindahkan cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain melalui suatu media perpipaan dengan cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara terus menerus.
Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara bagian masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge). Dengan kata lain, pompa berfungsi mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga (penggerak) menjadi tenaga kinetis (kecepatan), dimana tenaga ini berguna untuk mengalirkan cairan dan mengatasi hambatan yang ada sepanjang pengaliran.
Gambar 2. 1 Pompa Sentrifugal ( Pump Handbook, 1993 )
6
Salah satu jenis pompa pemindah non-positif adalah pompa sentrifugal yang prinsip kerjanya mengubah energi kinetis (kecepatan) cairan menjadi energi potensial (dinamis) melalui suatu impeller yang berputar dalam casing. Sesuai dengan data – data yang didapat, pompa reboiler debutanizer di Hidrokracking Unibon menggunakan pompa sentrifugal single - stage double suction.
2.1.1. Fungsi Pompa Sentrufugal
Pompa sentrifugal diaplikasikan dibanyak tipe berbeda dari penyaluran liquid. Tetapi, aplikasi ini dan dijabarkan menjadi 3 kategori fungsi dasar atau gabungan,yaitu :
1. Untuk menaikkan liquid dari satu level ke level lainnya.
Dari tangki penyimpanan bawah ke tanki yang lebih tinggi.
Gambar 2. 2 Bagian- bagian Pompa Sentrifugal (alibaba.com, 2008)
7
2. Untuk mengangkat liquid sampai bejana pada tekanan tinggi oleh penanggulangan tekanan internal. Sebuah boiler feed pump mengambil suction dari tangki penyimpanan operasi dibawah tekanan atmosfir dan discharge menuju boiler tekanan tinggi.
Gambar 2. 3 Penggunaan Centrfugal Pump (Centrifugal Pump Sourcebook, 1992)
Gambar 2. 4 Penggunaan Centrfugal Pump (Centrifugal Pump Sourcebook, 1992)
8
3. Untuk mengankat liquid melewati pipa oleh overcoming piping dan rugi – rugi fitting friction.
2.2 Boiler Feed Pump
Boiler Feed Pump adalah pompa sentrifugal yang bekerja sebagai feed water pada sebuah Pembangkit Listrik tenaga Uap.
Pompa ini berfungsi untuk mengontrol dan mensupply air pada jumlah tertentu yang berasal dari tanki air (Deaerator) menuju
Gambar 2. 5 Penggunaan Centrfugal Pump (Centrifugal Pump Sourcebook, 1992)
Gambar 2. 6 Boiler Circulating Pump (Centrifugal Pump Sourcebook, 1992)
9
boiler dengan spesifikasi tekanan tertentu. Air tersebut sebelum masuk ke boiler biasanya mengalami pemanasan awal (pre- heating). Sehingga air yang dipompa oleh BFWP juga memiliki temperatur tertentu yang cukup panas dimana biasanya mencapai 131 bar dan 332ºC.
2.3 Motor Pompa
Motor dalam dunia kelistrikan ialah mesin yang digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Salah satu motor listrik yang umum digunakan dalam banyak aplikasi ialah motor induksi. Motor induksi merupakan salah satu mesin asinkronous (asynchronous motor) karena mesin ini beroperasi pada kecepatan di bawah kecepatan sinkron. Kecepatan sinkron sendiri ialah kecepatan rotasi medan magnetik pada mesin.
Kecepatan sinkron ini dipengaruhi oleh frekuensi mesin dan banyaknya kutub pada mesin. Motor induksi selalu berputar dibawah kecepatan sinkron karena medan magnet yang terbangkitkan pada stator akan menghasilkan fluks pada rotor sehingga rotor tersebut dapat berputar. Namun fluks yang terbangkitkan pada rotor mengalami lagging dibandingkan fluks yang terbangkitkan pada stator sehingga kecepatan rotor tidak akan secepat kecepatan putaran medan magnet.
Gambar 2. 7 Bagian- bagian Motor (alibaba.com, 2008)
10
Berdasarkan suplai input yang digunakan terdapat 2 jenis motor induksi, yaitu motor induksi 1 fasa dan motor induksi 3 fasa. Dalam artikel ini hanya akan dijelaskan mengenai motor induksi 3 fasa, namun untuk prinsip kerjanya sendiri kedua jenis motor induksi tersebut memiliki prinsip kerja yang sama. Yang membedakan dari kedua motor induksi ini ialah motor induksi 1 fasa tidak dapat berputar tanpa bantuan putaran dari luar pada awal motor digunakan, sedangkan motor induksi 3 fasa dapat berputar sendiri tanpa bantuan gaya dari luar.
2.3.1 Knstruksi Motor 3 Fasa
Sama seperti mesin – mesin listrik pada umumnya, motor 3 fasa memiliki 2 komponen penting yaitu stator dan rotor
Stator
merupakan komponen yang tidak berputar pada mesin.
Pada komponen ini dipasang stator winding berupa kumparan. Stator ini dihubungkan dengan suplai 3 fasa untuk memutar rotor. Stator sendiri memiliki 3 bagian penting:
1. Frame
Gambar 2. 8 Frame Stator (electrical4u.com)
11
Frame merupakan bagian terluar dari stator.
Berfungsi sebagai tempat untuk memasang inti stator (stator core) dan juga melindungi keseluruhan komponen dari gangguan benda benda dari luar (seperti batu yang dilemparkan ke motor atau semacamnya). Umumnya frame dibuat dari besi agar frame menjadi kuat. Dalam konstruksinya, air gap (celah udara) pada motor haruslah sangat kecil agar rotor dan stator konsentris dan mencegah induksi yang tidak merata. Air gap yang dimaksud disini ialah celah yang mungkin terbentuk pada permukaan frame bukan lingkaran besar seperti pada gambar, karena lingkaran tersebut akan diisi oleh inti stator dan rotor.
2. Inti
Inti stator merupakan tempat dimana stator winding dipasang. Inti stator bertugas untuk menghasilkan fluks. Fluks ini dihasilkan oleh kumparan pada stator winding dan dialiri oleh arus 3 fasa dari suplai
Gambar 2. 9 Inti Stator (electrical4u.com)
12
3 fasa. Untuk mencegah arus eddy yang besar pada stator winding umumnya inti stator dilapisi oleh lamina. Lamina sendiri terbuat oleh campuran besi silikon untuk mencegah rugi-rugi histerisis. Pada inti stator juga dipasang kutub-kutub magnet untuk menghasilkan fluks 3. Winding
Stator winding merupakan kumparan yang masing-masing kumparannya dihubungkan menjadi rangkaian star atau delta, tergantung dari bagaimana metode untuk memutar mesin yang digunakan dan jenis rotor yang digunakan. Untuk rotor jenis sarang tupai umumnya menggunakan rangkaian delta sedangkan rotor jenis slip ring bisa menggunakan salah satu dari keduanya. Stator winding dipasang pada sela-sela inti stator dan berfungsi untuk menghasilkan fluks. Stator winding juga dikenal sebagai kumparan medan.
Rotor
Gambar 2.10 Winding Stator (electrical4u.com)
13
Merupakan bagian yang dapat berputar dari motor. Rotor dihubungkan dengan beban yang akan diputar dengan sebuah shaft yang terpasang pada pusat rotor.
Berdasarkan konstruksinya, rotor dibagi menjadi 2 macam:
1. Sarang Tupai (Squirel Cage)
Rotor tipe ini memiliki bentuk seperti roda gear, berbentuk tabung dan diberi beberapa slot dipermukaannya. Slot ini tidak dibuat lurus namun sedikit miring untuk memperhalus kerja motor dan membuat
“konduktor” pada rotor. Dikedua ujung rotor dipasang cincin alumunium. Umumnya rotor jenis ini terbuat dari alumunium atau tembaga. Rotor jenis ini sangat sering digunakan karena mudah dibuat dan dapat digunakan berapapun kutub pada stator. Rotor jenis ini dapat ditemui pada kipas angin dan blower pada printer.
2. Slip Ring
Rotor tipe ini memiliki rangkaian kumparan pada ujungnya dan memiliki sejumlah slip ring di belakangnya.
Tiap kumparan terhubung dengan salah satu slip ring Gambar 2. 11 Winding Stator Squirel Cage
(Electrical4u.com)
14
dimana masing-masing slip ring juga terhubung dengan rangkaian yang sama dengan rangkaian kumparannya.
Semisal rangkaian kumparannya berbentuk star maka rangkaian slip ring juga berbentuk star. Umumnya ditiap slip ring dipasang rheostat sehingga kecepatan putaran motor dapat diatur dengan mudah. Umumnya rotor jenis ini digunakan untuk beban-beban besar seperti untuk menggerakkan elevator atau lift.
2.4 Wearing Ring
Gambar 2. 12 Slip Ring Design (Electrical4u.com)
Gambar 2. 13 Wearing Ring (Alibaba.com)
15
Wearing ring adalah salah satu komponen utama pada pompa sentrifugal yang berfungsi untuk mencegah keausan pada impeller. Meskipun demikian, wearing ring baru pertama kali diciptakan pada tahun 1970 dikarenakan pada saat itu biaya perawatan dan penggantian impeller yang terlalu mahal menuntut adanya improvisasi dengan tujuan meminimalisir kerugian. Selain meminimalisir kerugian, wearing ring juga mampu meningkatkan efisiensi pompa secara keseluruhan dikarenakan dengan menggunakan wearing ring, internal loss pada packing pompa dapat diminimalisir atau dihilangkan sehingga dapat dikatakan pemasangan wearing ring dapat meningkatkan overall profit.
2.5 Packing Pompa
Pompa, apapun jenisnya, pasti terdiri dari dua bagian utama yang menyusunnya yakni bagian yang stasioner (diam) dalam hal ini adalah casing pompa, serta bagian yang berputar yakni poros dan impeller. Di antara kedua bagian tersebut terdapat area yang mempertemukan secara langsung fluida kerja yang dipompa dengan atmosfer. Pada titik inilah keberadaan sistem seal pada pompa diperlukan. Sistem seal pada pompa berfungsi untuk mengurangi seminimal mungkin terjadinya kebocoran fluida kerja
Gambar 2. 14 Wearing Ring Tampak Depan dan Samping (alibaba.com,2008)
16
di area pertemuan antara sisi casing pompa dengan rotornya atau dengan pipa penyalur fluida kerja
2.6 O – Ring
Sebuah O-ring adalah bentuk cincin yang sangat lunak yang terbuat dari bahan alami atau karet synthetic atau plastik.
Dalam pemakaianya O-ring biasanya dikompres antara dua permukaan sebagai seal, O-ring sering digunakan sebagai static seal yang fungsinya sama dengan gasket.
Gambar 2. 15 Packing Pompa dengan Seal (Electrical4u.com)
17
Untuk penyekat pada aplikasi yang bertekanan tinggi di atas 5500 kPa (800 psi) sering O-ring ditambahkan dengan back- up ring untuk mencegah kebocoran yang ditimbulkan oleh adanya celah antara dua permukaan. Pressure back-up ring biasanya terbuat dari bahan plastik yang berfungsi untuk memperpanjang usia O-ring.
Pada saat pemasangan O-ring seal, yakinkan semua permukaan bersih dari kotoran dan debu. Periksa O-ring seal dari kotoran, debu, goresan (screth) dan cacat lainya yang akan menyebabkan kebocoran.
2.7 Reactive Maintenance
Reactive maintenance adalah - Suatu kegiatan perbaikan setelah kondisi pada peralatan/mesin mengalami kerusakan. Reactive maintenance tidak bisa dihindarkan karena peralatan/mesin dioperasikan terus menerus, sehingga segala kemungkinan bisa terjadi. Yang terpenting adalah meminimalisir problem yang bisa timbul, sehingga perbaikan yang bersifat reaktif bisa di hindari. Reactive maintenance terdiri dari 2 tipe , yaitu :
1. Corrective maintenance, merupakan tindakan perbaikan ketika sudah terjadi kegagalan/problem.
2. Detective maintenance, merupakan tindakan mendeteksi atau melakukan pengecekan ketika kegagalan sudah terjadi.
Pada umumnya, reactive maintenance dapat dikatakan sebagai metode maintenance yang paling time efficient dan cost efficient dikarenakan pada prosesnya tidak diperlukan initial cost (biaya) dan tidak memerlukan banyak waktu dalam perencanaannya dibandingkan preventive maintenance. Oleh karena itu, meskipun memberikan solusi yang baik untuk memperbaiki suatu masalah, reactive maintenance tidaklah dianjurkan untuk dijadikan solusi
Gambar 2. 16 Rubber Gasket (alibaba.com,2008)
18
utama. Terutama pada sistem yang diharuskan beroperasi dalam waktu lama, contohnya pada proses pembangkitan listrik.
Reactive maintenance memang mampu memberikan solusi yang tepat dan efisien,akan tetapi resiko yang dihadapi juga cukup besar. Jika terjadi kerusakan yang parah sewaktu-waktu,maka proses produksi akan terhambat dikarenakan kita harus menghentikan kerja komponen sehingga akan berdampak profit yang dihasilkan. Selain itu reactive maintenance yang bersifat sewaktu – waktu dan sulit diprediksi terkadang menyebabkan para operator harus bekerja lembur dan harus dibayar lebih. Dan juga ketersediaan spare part di gudang harus selalu dijaga dan terkadang akan ada spare part yang terbuang percuma. Kadang terjadi juga kasus dimana spare part yang dibutuhkan tidak ada di gudang seingga instansi atau perusahaan harus memesan spare part yang ada secara cepat dan eksklusif yang ana membuthkan biaya yang lebih mahal dan waktu yang cukup lama.
Setalah dilakukan reactive maintenance, sistem biasanya akan mengalami penurunan performa dikarenakan mesin atau komponen yang sudah diperbaiki kondisinya tidak akan mencapai 100% kembali dikarenakan tujuan utama dari reactive maintenance adalah untuk membuat siistem kembali beroperasi meskipun tidak optimal. Oleh karena itu reactive maintenance tidak dianjurkan untuk dilakukan secara terus menerus dikarenakan akan menurunkan profit secara keseluruhan, dan bahkan menyebabkan terjadinya kerugian.
Sifat reactive maintenance yang mendadak juga salah satu faktor yang menyebabkan reactive maintenance harus dikurangi.
Hal ini dikarenakan proses dilakukannya maintenance harus dilakukan secara cepat agar sistem bisa kembali beroperasi sehingga data – data penting yang bisa didapat selama proses maintenance tidak dapat diarsip secara sempurna. Selain itu jika terjadi kerusakan secara bersama – sama di berbagai tempat akan berpotensi mengakiatkan kekacauan yang bisa menimbulkan safety issue.
19 2.8 Predictive Maintenance
Preventive maintenance adalah suatu pengamatan secara sistematik disertai analisis teknis-ekonomis untuk menjamin berfungsinya suatu peralatan produksi dan memperpanjang umur peralatan yang bersangkutan. Tujuan preventive maintenance adalah untuk dapat mencapai suatu tingkat pemeliharaan terhadap semua peralatan produksi agar diperoleh suatu kualitas produk yang optimum. Adapun kegiatan Preventive Maintenance meliputi:
1. Inspeksi (inspection), adalah kegiatan pemeliharaan periodik untuk memeriksa kondisi komponen peralatan peralatan produksi dan area sekitar peralatan produksi. Lihat, rasa, dengar, adalah kegiatan pemeliharaan untuk memeriksa kondisi peralatan melalui penglihatan, perasaan dan pendengaran.
2. Pemeliharaan berjalan (running maintenance), adalah kegiatan pemeliharaan yang dilaksanakan tanpa mengehentikan kerja peralatan.
3. Penggantian komponen kecil (small repair), adalah kegiatan pemeliharaan yang berupa penggantian komponen kecil.
4. Pemeliharaan berhenti (shutdown maintenance), adalah pemeliharaan yang dapat dilakukan hanya pada saat peralatan produksi berhenti.
Dengan memanfaatkan prosedur maintenance yang baik, dimana terjadi koordinasi yang baik antara bagian produksi dan maintenance maka akan diperoleh:
1. Kuantitas Stop peralatan produksi dapat dikurangi (down time peralatan produksi diperkecil)
2. Biaya perbaikan yang mahal dapat dikurangi
3. Interupsi terhadap jadwal yang telah direncanakan waktu produksi maupun pemeliharaan dapat dihilangkan atau dikurangi.
Salah satu dari tujuan Preventive Maintenance adalah untuk menemukan suatu tingkat keadaan yang menunjukan gejala kerusakan sebelum alat-alat tersebut mengalami kerusakan fatal.
20
Hal ini dapat dilakukan dengan jalan membuat perencanaan dan penjadwalan kegiatan maintenance dengan interupsi sekecil mungkin terhadap proses produksi.
Pada dasarnya tidak cukup hanya dengan membuat perencanaan penjadwalan (scheduled maintenance) yang matang akan tetapi perlu diperhatikan usaha-usaha untuk memusatkan perhatian pada unit-unit peralatan produksi yang dianggap rawan dan kritis. Suatu kualifikasi terhadap unit yang rawan didasarkan pada:
1. Kerusakan pada unit tersebut dapat membahayakan kesehatan atau keselamatan kerja.
2. Kerusakan dapat mempengaruhi jalannya proses produksi dan kualitas produk.
3. Kerusakan dapat menyebabkan proses produksi terhenti.
4. Modal yang tertanam pada unit tersebut dinilai cukup tinggi.
Untuk memelihara atau memeriksa seluruh unit secara ketat dan teratur hanya sekedar menghilangkan kemungkinan kerusakan pada peralatan produksi adalah suatu usaha yang tidak praktis karena memerlukan manusia-manusia dengan persyaratan tinggi dan biaya yang tidak sedikit. Akibat bentuk dan saat terjadinya gangguan sangat sulit untuk diperkirakan secara dini, maka pemeliharaan perlu dilakukan secara teratur dan periodik dari waktu ke waktu terhadap semua unit instalasi. Untuk melakukan hal tersebut maka dibutuhkan usaha-usaha pemeliharaan yang antara lain meliputi :
1. Pemeliharaan rutin
2. Pemeliharaan (sifatnya perbaikan) kecil/medium 3. Bongkar seluruhnya (overhaul)
Pemeliharaan rutin adalah usaha pemeliharaan terhadap unit- unit instalasi yang dilakukan secara rutin dan periodik dengan interval waktu pelaksanaan yang tetap dan singkat.
Jenis pekerjaan yang termasuk dalam pemeliharaan rutin pada dasarnya adalah usaha pemeliharaan yang dilakukan tanpa melelui proses pembongkaran. Bentuk pekerjaan dalam pemeliharaan rutin antara lain adalah:
21
1. Inspeksi rutin adalah merupakan peninjauan secara visual terhadap kondisi fisik komponen dari unit instalasi peralatan produksi. Pekerjaan ini biasanya dilakukan secara rutin setiap satu hari sampai satu minggu sekali, tergantung kebutuhan.
2. Pengetesan rutin, merupakan usaha untuk mengatur atau memantau kondisi kerja suatu komponen sacara rutin agar komponen dapat diusahakan untuk beroperasi pada kondisi normal.
Kegiatan-kegiatan yang umum dilakukan dalam pemeliharaan rutin misalnya :
1. Memeriksa fungsi dari mekanisme komponen 2. Memeriksa dan menyetel (adjustment) 3. Membersihkan
4. Mengencangkan bagian-bagian yang kendur
Pemeliharaan kecil/medium adalah usaha perbaikan- perbaikan ringan terhadap gejala gangguan yang berhasil terdeteksi selama pemeriksaan rutin. Perbaikan ringan sangat penting peranannya dalam mencapai tingkat keberhasilan proses pemeliharaan yang dilakukan terhadap suatu komponen unit instalasi.
Kegiatan Overhaul pada mesin biasanya dilakukan secara periodik dan sangat teratur serta mempunyai konsentrasi dan perhatian yang lebih dibanding pemeriksaan rutin dan pemeliharaan kecil. Pada kegiatan ini dilakukan pembongkaran mesin untuk mengecek kondisi komponen mesin secara menyeluruh dimana dimaksudkan untuk mengetahui kemungkinan kerusakan yang terjadi pada mesin yang tidak dapat diketahui hanya dengan pemeriksaan rutin. Contoh kegiatan seperti ini misalnya pada penggantian batu tahan api di tanur/kiln pabrik semen.
Disamping dilakukan pemeliharaan dengan perencanaan dan penjadwalan yang matang, didalam preventive maintenance dikenal pula kegiatan yang sering disebut dengan pemeliharaan prediktif (predictive maintenance) yang dapat diartikan sebagai
22
strategi pemeliharaan dimana pelaksanaannya didasarkan pada kondisi peralatan produksi itu sendiri
Mengingat tingkat kepastian 100% tidak pernah ada maka orang lebih suka menggunakan istilah prediksi atau perkiraan untuk memastikan pendapatnya. Dalam menduga-duga inipun pada dasarnya dibutuhkan dukungan data dan pengetahuan yang cukup mendalam tentang perilaku dari peralatan produksi yang diamati.
Beberapa contoh dukungan pengetahuan yang diperlukan untuk mengantisipasi keadaan ini antara lain :
1. Penguasaan prinsip kerja alat yang bersangkutan.
2. Penguasaan karakteristik alat.
3. Pengalaman pengoperasian alat yang sama di masa lalu baik oleh diri sendiri maupun orang lain.
4. Penguasaan dan pengambilan data yang tepat.
5. Penguasaan pengolahan data.
6. Kemampuan mengkorelasikan antara satu kejadian dengan kejadian lain dalam kaitannya dengan bidang maintenance.
7. Berwawasan luas dalam bidang peralatan produksi kaitannya dengan kemajuan teknologi.
Seperti telah diketahui, preventive maintenance berfungsi menangani langsung hal-hal yang bersifat mencegah terjadinya kerusakan pada fasilitasfasilitas yang dilakukan dengan jalan memeriksa alat/fasilitas secara teratur dan berkala serta memperbaiki kerusakan kecil yang dijumpai selama pemeriksaan.
Bagaimanapun baiknya kondisi suatu peralatan produksi yang telah direncanakan, keausan dan kerusakan selama pemakaian pada umumnya masih dapat terjadi, namun demikian laju keausan dan kerusakan ini masih dapat diperkirakan besarnya bila peralatan produksi/alat dipakai dalam kondisi normal.
Khususnya dalam bidang peralatan listrik dan elektronika sering diperingatkan bahwa kerusakan-kerusakan komponen listrik adalah bahaya yang selalu mangancam sehingga tidak ada alat/instrument yang dapat memeriksa dan mengukur terhadap kerusakan komponen secara detail. Yang umum dilakukan dalam
23
praktek, contohnya adalah mengganti semua bola lampu listrik dalam waktu tertentu, jadi tidak menggantinya satu persatu setelah bola lampu tersebut padam. Hal yang sama juga pada dilakukan pada menggantian bearing pada peralatan produksi.
2.9 Predictive Maintenance
Predictive maintenance bukanlah metode yang ampuh untuk semua faktor-faktor yang menyebabkan kerusakan dari suatu peralatan di pabrik. Bahkan tidak dapat secara langsung mempengaruhi kinerja dari suatu pabrik. Perawatan prediktif pada dasarnya merupakan filosofi atau perilaku yang menggunakan kondisi operasi sesuungguhnya dari peralatan untuk mengoptimalkan operasai pabrik.
Output dari perawatan dari program prediktif adalah data.
Perawatan ni termasuk jenis “condition-based maintenance”
dimana perubahan kondisi mesin atau peralatan dapat dideteksi sehingga tindakan yang bersifat proaktif dapat segera dilakukan sebelum terjadi kerusakan mesin (Higgins, 2002).
Dewasa ini, pola pemeliharaan prediktif dianggap lebih efektif dan efisien karena pemeliharaan dilakukan berdasarkan hasil pengamatan (monitoring) dan analisa untuk menentukan kondisi dan kapan pemeliharaan akan dilaksanakan, berbeda dengan pola pemeliharaan yang lain seperti pada pola pemeliharaan time base maintenance. Pada pola pemeliharaan time base maintenance, pemeliharaan dilakukan hanya berdasarkan pada jam operasi peralatan/komponen tanpa mempertimbangkan apakah peralatan tersebut masih baik atau tidak.
Pengembangan pola pemeliharaan prediktif, memanfaatkan berbagai peralatan test, peralatan monitoring yang telah dimiliki dan mengikuti berbagai metoda analisis yang dapat diterapkan dalam meningkatkan kualitas pemeliharaan maupun kendala operasi pembangkit serta efektifitas dalam penggunaan biaya pemeliharaan itu sendiri.
24
Penggunaan dari teknologi predictive maintenance memungkinkan kinerja dari departemen perawatan dapat meningkat karena kondisi permesinan dapat diketahui dengan baik tanpa mnghentikan jalannnya mesin. Perawatan prediktif menunjukkan penyimpangan dari kondisi normal kerja mesin dan dengan cara ini dapat memberikan cara yang lebih handal untuk mengetahui kerusakan yang sedang dan akan terjadi, dengan menunjukkan komponen yang rusak maka pihak manajemen dapat menyiapkan komponen sesuai kebutuhan yang diinginkan.
Kunci utama perawatan prediktif adalah mendeteksi adanya kerusakan atau kesukaran yang akan terjadi atau impending trouble dan segera menyelesaikan masalah tersebut sebelum terjadinya kerusakan mesin atau machine breakdown.
Perawatan prediktif bekerja berdasarkan proses monitoring condition yang dilakukan terhadap peralatan yang diinginkan.
Hasil dari proses ini adalah data – data hasil pengukuran atau pengujian yang selanjutnya data – data tersebut dibandingkan dengan data – data acuan yang telah diketahui sebelumnya (known engineering limit) untuk menentukan kondisi operasi dari peralatan tersebut. Teknik pemantauan yang umumnya digunakan dalam perawatan prediktif meliputi monitoring vibrasi, proses parameter, tribologi, metode thermography, inspeksi visual dan metode non – destructive testing seperti metode ultrasonic.
(Higgins, 2002).
2.3.1 Manfaat dan Tujuan Predictive Maintenance Manfaat dari Predictive Maintenance adalah : 1. Memperpanjang hidup mesin
Karena predictive maintenance merupakan perawatan berdasarkan hasil pengamatan (condition monitoring) kita bisa mengetahui keadaan suatu mesin tersebut. Bila ada yang tiak normal di dalam mesin tersebut, secepatnya kita bisa memperbaiki mesin tersebut sebelum rusak.
Sehingga kita bisa memperpanjang umur dari suatu mesin yang dilakukan predictive maintenance.
25
2. Memperbaiki efiseiensi dari mesin beserta kinerjanya Dengan memperbaiki keadaan suatu mesin tersebut, kita bisa memperbaiki mesin tersebut bila keadaan mesin tersebut tidak sesuai dengan kondisi normalnya. Setelah diperbaiki maka efisiensi dari mesin tersebut beserta kinerjanya akan naik.
3. Digunakan untuk manajemen perawatan
Setelah mendapatkan data – data dari predictive maintenance kita bisa melakukan manajemen perawatan di plant tersebut. Manajemen perawatan akan mengurangi biaya perawatan dan juga dapat meminimalisasikan proses breakdown yang tidak terjadwal.
4. Predictive maintenance digunakan sebagai alat peningkat keandalan suatu peralatan
Predictive maintenance digunakan supaya peralatan tersebut selalu dalam konsisi handal dan tangguh ketika digunakan.
5. Memberikan data – data hasil pengukuran yang dapat digunakan untuk evaluasi, modifikasi dan perbaikan perlatan di kemudian hari.
Dengan diketahuinya data – data dari predictive maintenance kita bisa menjadwalkan perawatan rutin (preventive maintenance) dan bisa mengevaluasi peralatan – peralatan baik yang baru maupun yang sudah lama berdasarkan data tersebut.
Keuntungan utama penerapan perawatan prediktif adalah meningkatkan kesiapan peralatan pabrik karena keandalan mesin yang lebih bagus. Kecenderungan rusaknya mesin dimasa mendatang dapat diantisipasi dengan baik sehingga dengan demkian aktivitas perawatan yang direncanakan akan cocok dengan jadwal shutdown peralatan. Keuntuntungan lain yang didapat adalah berkaitan dengan menurunnya biaya spare part peralatan dan upah buruh. Mesin yang mengalami kerusakan selama beroperasi akan menyebabkan biaya perbaikan kira - kira 10 kali lebih besar dibandingkan bila kegiatan repair dilakukan sesuai jadwal. Banyak kasus terjadi simana mesin mengalami
26
kerusakan setelah startup dimana hal ini biasanya terjadi karena built – in defect maupun pemasangan yang tidak sesuai prosedur.
Teknik perawatan prediktif dapat digunakan untuk menjamin alignment (R. Krith Mobley, 2002).
1. Mengurangi atau meminimumkan kerusakan peralatan 2. Memperbaiki efisiensi mesin dan kinerjanya
3. Data menciptkan petunjuk perawatan prediktif
4. Memberikan data – data hasil pengukuran yang dapat digunakan untuk modifikasi dan perbaikan peralaran di kemudian hari
5. Memberikan metoda untuk penerimaan mesin baru 2.3.2 Metode Predictive Maintenance
Analisa Vibrasi
Analisa vibrasi digunakan untuk menentukan kondisi operasi dari mesin dimana dalam metoda ini dapat mendiagnosa terjadinya kelainan atau kerusakan pada mesin atau peralatan. Karena kebanyakan peralatan pabrik terdiri atas sistem elektro – mekanis maka analisa vibrasi telah menjadi metoda utama dalam sistem perawatan prediktif. Dengan menggunakan metoda ini, masalah atau kelainan yang terjadi pada peralatan dapat diidentifikasi lebih awal sebelum masalah tersebut menyebabkan kerusakan peralatan.
27
Problem yang muncul bisa meliputi bearing yang rusak, kelonggaran mekanis ataupun roda gigi yang pecah. Analisa vibrasi juga dapat mendeteksi adanya misalignment (ketidaklurusan poros) dan imbalance (ketidakseimbangan) yang terjadi pada berbagai peralatan. Pada hakekatnya semua rotating machinery menghasilkan getaran yang merupakan fungsi kelurusan (alignment) dan keseimbangan (balance) dari komponen yang berputar. Pengukuran intensitas getaran pada frekuensi tertentu dapat memberi informasi tentang ketepatan kelurusan poros dan keseimbangannya, kondisi bearing dan roda gigi serta pengaruh struktur permesinan terhadap resonansi mesin.
Analisa ini merupakan jenis metoda yang efektif dan bersifat non – instructive serta sangat cocok digunakan untuk memonitoring kondisi mesin selama start – up, shutdown, dan operasi normalnya. Analisa vibrasi ini biasanya digunakan untuk peralatan roda gigi.
Peralatan yang digunakan untuk analisa vibrasi dapat dibagi menjadi 2 bagian yaitu sensor atau tranducer yang dipasang pada machine housing atau bearing cup dan analyzer atau vibration monitoring yang berfungsi mengolah data hasil pengukuran agar dapat digunakan untuk mendiagnosa masalah yang timbul. (Higgins, 2002).
Thermography
Thermography merupakan teknik perawatan prediktif yang dapat digunakan untuk memonitoring kondisi mesin pabrik, struktur bangunan serta mesin dan peralatan listrik. Metoda ini menggunakan instrumentasi yang dirancang untuk memonitoring emisi energi
Gambar 2. 17 Proses Analisa Vibrasi (R. Krith Mobley, 2002)
28
inframerah yang dikeluarkan oleh peralatn untuk menentukan kondisinya.
Dengan mengetahui anomali panas yang terjadi misalnya lokasi pada mesin yang lebih panas daripada yang seharusnya, seorang personel perawatan yang berpengalaman dapat menentukan problem yang sedang terjadi pada peralatan tersebut. Teknologi inframerah ini didasarkan atas kenyataan bahwa semua benda yang memiliki temperature diatas nol absolut akan memancarkan energi atau radiasi. Radiasi inframerah merupakan salah satu bentk dari energi yang dipancarkan ini.
Emisi inframerah (below red) adalah panjang gelombang terpendek dari semua energy yang diradiasikan dan tidak dapat dilihat oleh manusia tanpa menggunakan alat khusus. Intensitas radiasi inframerah dari suatu benda merupakan fungsi dari temperature permukaannya namun pengukuran temperature dengan menggunakan inframerah sangat sulit. Hal ini terjadi karena adanya sumber energy panas yang dapat dideteksi dari setiap obyek yaitu energi yang dipancarkan oleh obyek itu sendiri, energi yang dipantulkan dari obyek dan energi yang ditransmisikan dari obyek (Higgins, 2002).
Gambar 2. 18Proses Thermography (Higgins, 2002)
29
Proses Parameter
Kebanyakan pabrik tidak mengganggap bahwa efisiensi mesin atau peralatan merupakan bagian dari perawatan prediktif namun demikian mesin yang tidak bekerja dengan efisiensi yang semestinya akan mengganggu kapasitas produksi pabrik.
Oleh karena itu program perawatan prediktif yang menyeluruh harus melibatkan monitoring secara rutin proses parameter. Sebagai contoh pentingnya proses parameter, perhatikan pentingnya fungsi pompa dalam menunjang operasi pabrik. Pengujian vibrasi dan thermography dapat digunakan untuk mengetahui kondisi mekanis dari pompa tersebut tetapi keduanya tidak dapat menjelaskan besarnya efisiensi operasi dari pompa. Bisa jadi kedua pengujian tersebut tidak menunjukkan sama sekali masalah yang bersifat mekanis tetapi pada kenyataannya pompa tersebut beroperasi dengan efisiensi hanya kurang dari 50%. Jika proses parameter diterapkan pada suatu pompa maka diperlukan data – data seperti tekanan suction dan discharge serta besarnya arus listrik yang masuk ke motor listrik.
Monitoring proses parameter harus mencakup semua peralatan dan sistem yang berkaitan dengan proses di pabrik. Peralatan yang termasuk program ini meliputi pompa, kompresor, turbin, heat exchanger, fan, blower, ketel uap, dan beberapa sistem lainnya. Penerapan proses parameter dalam sistem perawatan prediktif harus dibarengi dengan penyediaan metoda data akuisisi yang memadai (Higgins, 2002).
Ultrasonic
Pengujian ultrasonic merupakan metoda untuk mengetahui kondisi operasi dari suatu peralatan dan material dengan menggunakan energi suara berfrekuensi tinggi sekitar 20 – 100 kHz. Metoda ini didasarkan atas
30
kenyataan bahwa kebanyakan mesin memancarkan pola suara yang konsisten selama beroperasi normal. Pola suara ini dapat didefinisikan dan dikenali dan perubahan – perubahan pola suara ini dengan mudah dapat diketahui pada saat komponen mesin mulai aus atau rusak. metoda ultrasonic biasanya digunakan untuk 3 pemakaian utama yaitu :
1. Analisa airbone noise 2. Deteksi kebocoran fluida 3. Pengujian material
Visual Inspection
Inspeksi visual terhadap mesin secara teratur merupakan bagian dari program perawatan prediktif.
Dalam banyak hal, inspeksi visual akan dapat mendeteksi masalah yang mungkin terlewatkan dideteksi oleh metoda perawatan prediktif lainnya. Inspeksi visual yang dilakukan secara rutin akan dapat membantu metoda lainnya dan menjamin bahwa masalah yang serius dapat terdeteksi sebelum kerusakan terjadi.
Inspeksi visual sering dianggap sebagai tanggung jawab department produksi daripada sebagai teknik predictive maintenance. Banyak program perawatan mengabaikan program yang berguna ini. Sebagian besar dari program – program gagal karenanya. Inspeksi visual penting untuk keberhasilan sebuah program. Biasanya metoda inspeksi visual dapat diklasifikasikan menjadi 2 metoda yaitu :
1. Human senses 2. Sensor
Tribologi
31
Tribology merupakan istilah umum yang berhubungan dengan rancangan dan dinamika operasi dari mesin yang mempunyai proses pelumasan.
Beberapa metoda tribology yang umumnya di gunakan dalam perawatan prediktif meliputi:
1. Analisa Pelumas Bekas
Analisa pelumas bekas merupakan bagian penting dari proses perawatan preventif.
Laboratorium meyarankan untuk pengambilan sampel pelumas mesin harus diambil sesuai yang dijadwalkan guna mengetahui kondisi pelumas yang sebenarnya.
2. Analisa Spectography
Merupakan metode tercepat dan lebih akurat untuk mengidentifikasi elemen yang terkandung dalam minyak pelumas elemen tersebut diklasifikasi menjadi Wear Metals, Contamination, dan Additives. Beberapa elemen dapat di masukkan dari salah satu atau lebih dari klasifikasi ini. Analisa pelumas sederhana tidak dapat menentukan bentuk yang kerusakan spesifik yang telah berkembang dalam mesin, karena itu teknik tambahan diperlukan sebagai bagian dari program predictive maintenance.
3. Ferrography
Ferrography hampir sama dengan spectography, perbedaannya adalah perbedaan pertama ferrography memisah partikel kontaminasi dengan menggunakan medan magnet sedangkan spectography membakar partikel yang dianalisa. Karena itu, teknik Perbedaan yang kedua yaitu ferrography dapat memisah dan menganalisis partikel kontaminasi yang lebih
32
besar 10µm. Secara normal analisa ferrography dapat menangkap partikel diatas 100µm dan memberikan representasi yang lebih baik dari kontaminasi oli dari pada ferrography
4. Analisa Partikel Keausan.
Merupakan bagian analisa minyak pelumas tetapi hanya berorientasi pada artikel minyak pelumas . Jika analisa minyak pelumas menentuka kondisi actual dari contoh oli sedangkan analisa partikel keausan memberikan langsung informasi tentang keausan dari mesin.
Partikel yang terkandung dalam pelumas mesin dapat memberikan informasi yang signifikan tentang kondisi mesin. Informasi ini didapat dari bentuk partikel, komposisi, ukuran dan jumlah.
Metode analisa partikel keausan dibedakan menjadi dua.
Metode pertama digunakan untuk analisa keausan partikel yang secara rutin dimonitoring dan bentangan kandungan solid dari minyak pelumas mesin.
Sederhananya, jumlah, komposisi, dan ukuran dari partikel yang terjadi pada minyak pelumas mengindikasi kondisi mekanis dari mesin. Kedua yaitu mengumpulkan hasil analisa dari partikel yang terjadi pada tiap contoh pelumas.(Higgins, 2002).
2.10 Fault Tree Analysis
Fault Tree Analysis adalah suatu teknik yang digunakan untuk mengidentifikasi resiko yang berperan terhadap terjadinya kegagalan. Metode ini dilakukan dengan pendekatan yang bersifat top down, yang diawali dengan asumsi kegagalan atau kerugian dari kejadian puncak (Top Event) kemudian merinci
33
sebab – sebab suatu Top Event sampai pada suatu kegagalan dasar (root cause).
Fault Tree Analysis merupakan metoda yang efektif dalam menemukan inti permasalahan karena memastikan bahwa suatu kejadian yang tidak diinginkan atau kerugian yang ditimbulkan tidak berasal pada satu titik kegagalan. Fault Tree Analysis mengidentifikasi hubungan antara faktor penyebab dan ditampilkan dalam bentuk pohon kesalahan yang melibatkan gerbang logika sederhana.
Gerbang logika menggambarkan kondisi yang memicu terjadinya kegagalan, baik kondisi tunggal maupun sekumpulan dari berbagai macam kondisi. Konstruksi dari fault tree analysis meliputi gerbang logika yaitu gerbang AND dan gerbang OR.
Setiap kegagalan yang terjadi dapat digambarkan ke dalam suatu bentuk pohon analisa kegagalan dengan mentransfer atau memindahkan komponen kegagalan ke dalam bentuk simbol (Logic Transfer Components) dan Fault Tree Analysis.
Tabel 2.1 Istilah Dalam Fault Tree Analysis (galihekapriminta.blogspot.com)
34
Simbol - simbol dalam Fault Tree Analysis digunakan dalam menguraikan suatu kejadian disajikan pada tabel berikut ini:
Simbol Keterangan
Top Event Logic Event AND
Logic Event OR Transffered Event Undeveloped Event
Basic Event Tabel 2.1 Simbol - Simbol Dalam Fault Tree Analysis
(galihekapriminta.blogspot.com)
35 2.11 As
2.12 As 2.13 A 2.14 Sas 2.15 As 2.16 As 2.17 As 2.18
35 BAB III METODOLOGI
3.1. Diagram Alir Analisa
START
Observasi lapangan Studi literatur
Pengambilan data kerusakan Boiler Feed Pump unit 4A PLTU PT PJB UP Gresik
Mencari data penyebab kerusakan dan akar masalah pada Boiler Feed Pump Unit 4A PLTU PT PJB UP Gresik
dengan metode RCFA
Penarikan kesimpulan dan saran Mencari dan memberikan solusi terbaik untuk menanggulangi kerusakan pada Boiler Feed Pump Unit
4A PLTU PT PJB UP Gresik
END Identifikasi masalah
Perumusan tujuan
Gambar 3. 1Diagram Alir Analisa
36
Analisis kerusakan Boiler Feed Pump pada tugas akhir ini menggunakanmetode Root Cause Failure Analisis (RCFA) dimana metode ini merupakan salah satu metode yang digunakan untuk mengidentifikasi akar suatu permasalahan sehingga maintenance pada Boiler Feed Pump pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap unit 4A PT PJB Unit Pembangkitan Gresik dapat dilakukan secara akurat dan optimal. Akar permasalahan ini nantinya dapat digunakan untuk mencari solusi yang terbaik untuk digunakan dengan efisien.
3.2. Tahap Identifikasi
Pada tahapan awal dilakukan pengamatan terhadap masalah apa saja yang dirumuskan menjadi tujuan dari penelitian. Dimana studi literatur dimulai dari mencari dan mempelajari bahan pustaka yang berkaitan dengan Boiler Feed Pump dan penyebab – penyebabkerusakannya. Studi literatur ini diperoleh dari berbagai sumber,diantaranya text book maupun modul yaitu R keith Mobbley, Maintenance Fundamental, Oxford, Elsevier Inc, 1999, Doc Palmer, Maintenance Planning and Scheduling Handbook, New York, McGraww-Hill, 1999, Lindley R Higgins,R Keith Mobbley, Maintenance Enginering Handbook, New York, McGraww-Hill, 2002, Modul Pelatihan, beberapa sumber lainseperti jurnal ilmiah dan beberapa penelitian terdahulu.
Kemudian dilakukan pengamatan lapangan secara langsung padaBoiler Feed Pump PLTU Unit 4A PT PJB UP Gresik.
Observasi meliputi identifikasi komponen – komponen dari Boiler Feed Pump dan mengidentifikasi apa saja penyebab kerusakan pada BFP PLTU Unit 4A PT. PJB UP Gresik.
3.3. Tahap Pengumpulan Data dan Analisa
Dari studi literatur dan observasi mengenai Boiler Feed Pump, dilakukan pengambilan data pada PLTU Unit 4A khususnya data mengenai kerusakan apa saja yang terjadi pada Boiler Feed Pump yang menjadi kemungkinan penyebabnya penurunan Kapasitas. Data yang dibutuhkan dalam analisa didapat dari Rendal HAR PLTU Unit 4A Colective Mekanik,
37
Predictive Maintenance dan Mekanik Enginering. Data tersebut, meliputi
1. Nama-nama bagian Boiler Feed Pump 2. Data komponen
3. Manual book 4. Data Record .
5. Data foto-foto proses pengecekan kerusakan
Setelah melakukan pengambilan data yang diperlukanmaka dilakukan analisa apa penyebab terjadinya kerusakan pada Boiler Feed Pump yang menyebabkan turunnya kapasitas pada Boiler Feed Pump unit 4A kemudian akan dianalisa apa faktor utama yang menyebabkan kerusakan, apa solusinya dan bagaimana prosedur pencegahan nya.
38
3.3.1. Diagram Alir Pengolahan RCFA
START
Pengumpulan data kerusakan Boiler Feed
Pump
Evaluasi terhadap bukti fisik
komponen dan produk gagal Analisa kondisi dan data
Melakukan Assesmen
Melakukan tindakan perbaikan
Identifikasi tindakan perbaikan untuk setiap penyebab
Pembuatan informasi hasil analisa
Lakukan kriteria penting dibawah untuk melihat kehandalan tindakan perbaikan
tersebut
Evaluasi
END
Gambar 3. 2 Diagram Alir Pengolahan RCFA
39
3.4. Tahap penarikan kesimpulan dan Saran
Tahapan ini merupakan ujung dari analisa pada bab sebelumnya dengan menarik kesimpulan apa sajakah penyebab – penyebab terjadinya penurunan kapasitas pada Boiler Feed Pump PT. PJB-UP GRESIK PLTU unit 4A dan apa saja penyebabnya.
Sekaligus memberikan saran untuk PT. PJB UP Gresik serta untuk penelitian selanjutnya.
40
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
41 BAB IV
ANALISA DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai apa saja yang menyebabkan terjadinya penurunan performa Boiler Feed Pump pada PLTU unit 4 di PJB Gresik. Data yang digunakan dalam pengolahan penyebab kerusakan dari Boiler Feed Pump 4A pada PLTU unit 4 adalah data hasil studi lapangan dan akan dianalisa menggunakan metode Root Cause Failure Analysis.
4.1 Spesifikasi Boiler Feed Pump
Unit 4 PT PJB-UP GRESIK memiliki 3 Boiler Feed Pump yang dalam proses pongoperasian nya 2 dalam posisi aktif (masing – masing 50%) dan 1 dalam posisi stand by. Pompa yang dalam posisi stand by selain diistirahatkan juga disubjek kan dalam medium overhaul yang dilakukan sebanyak 1 kali dalam 2 tahun. Atau jika pompa mengalami permasalahan atau triping maka pompa akan diberhentikan dan disubjekkan untuk dilakukan overhaul. Berikut adalah spesifikasi pompa yang digunakan di unit 4.
Tabel 4.1 Spesifikasi Boiler Feed Pump 4A
42
43 4.3 Hasil Analisa Data
penurunan performa Boiler Feed Pump (BFP) 4A disebabkan oleh faktor eksternal dan internal.Penurunan performa dari Boiler Feed Pump unit 4A dikategorikan tidak membahayakan kondisi pompa dan dikarenakan penurunan kapasitas yang terjadi masih dapat dicover oleh Boiler Feed Pump 4B (total kapasita merupakan hasil dari jumlah kapasitas BFP 4A + BFP 4B), maka Boiler Feed Pump 4A tidak disubjekkan untuk breakdown maintenance. Maintenance Boiler Feed Pump unit 4A dilakukan ketika overhaul rutin.
Dari grafik diatas dapat kita lihat bahwa terjadi penurunan kapasitas dari Boiler Feeed Pump Unit 4A yang terjadi pada bulan Juni. Penurunan yang terjadi secara drastis ini terjadi terus menerus hingga akhir bulan agustus yang kemudian diputuskan untuk dilakukan maintenance pada Boiler Feed Pump Unit 4A untuk kemudian dicari apa pnyebabnya dan beberapa hal
Gambar 4.2Perbandingan performa Boiler Feed Pump
320 330 340 350 360 370 380
april mei juni juli agustus
Kapasitas (T/h)
Grafik Penurunan Kapasitas
BFP 4A
44
yangmenyebabkan terjadinya penurunan kemampuan BFP 4A adalah sebagaiberikut :
4.3.1 Over Clearance Pada Wearing Ring
Pompa sentrifugal adalah pompa yang memiliki elemen utama berupa motor penggerak dengan sudu impeller yang berputar dengan kecepatan tinggi. Prinsip kerjanya yaitu merubah energi mekanis dari alat penggerak menjadi energi kinetis fluida (kecepatan), kemudian fluida akan diarahkan ke saluran buang dengan menggunakan tekanan (energi kinetik sebagian fluida diubah menjadi energi tekanan) dengan menggunakan impeller yang berputar di dalam housing.
Housing tersebut dihubungkan dengan saluran hisap (suction) dan saluran tekan (discharge). Tekanan pada saluran discharge lebih tinggi daripada saluran hisap sehingga fluida yang alirannya kontinyu akan terus mengalir menuju suction karena tekanannya lebih rendah. Liquid pada discharge akan mengalir melalui celah antara housing pompa dengan eye impeller. Akibat
Gambar 4.3Volute Chamber BFP 4A Volute BFP-4A
45
adanya celah di bagian dalam pompa tersebutmemungkinkan terjadinya kebocoran yang dapat menyebabkan kerugian (internal loss) yang dapat menyebabkan berkurangnya flow dan head centrifugal pump.
Untuk mengatasi internal loss ini, celah antara housing pompa dengan eye impeller disisipi dengan wearing rings. Ada 2 wear rings yang terpasang yaitu housing wear ring yang diam, dipasang pada casing dan impeller wear ring yang terpasang pada eye impeller dan ikut berputar. Tentu saja kedua wear rings ini tidak boleh rapat sekali bersentuhan karena akan bergesekan sehingga panas dan dapat macet. Jadi masih ada celah yang akan teraliri cairan yang balik dari discharge sebagai pendingin dan lubrikasi kedua wear rings ini. Bila tidak terisi cairan (misalkan lupa tidak membuka suction valve) maka kedua wear rings ini akan bergesekan dan macet akibatnya unit pompa akan ikut macet juga dan tidak dapat beroperasi. Setelah beroperasi dalam jangka waktu tertentu, celah ini tentu saja akan aus (worn) dan internal lossnya semakin banyak. Bila ini terjadi wear rings harus diganti.
Impeller BFP 4A
Wearing Ring BFP 4A
Gambar 4.4 Impeller Boiler Feed Pump 4A
46
Gambar 4.5Posisi Wearing Ring
Gambar 4.6Hasil Pengukuran Wearing Ring
Gambar 4.7Hasil Pengukuran Wearing Ring
